Zwangsluftstrom für den Kühlschrank. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Die Elektromotoren

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Beim Betrieb von Kühlschränken kommt es häufig zu deren vorzeitigem Ausfall durch Überhitzung des Kompressormotors. Enge Betriebsbedingungen – zu geringer Abstand des Kühlerrostes zur Raumwand und schlechte Kühlluftzirkulation – führen dazu, dass der Kühlschrankkompressor lange braucht, um die eingestellte Abschalttemperatur zu erreichen. Große Kühlgeräte verwenden einen Ventilator, um das Kältemittel zwangsweise abzukühlen, um die Temperatur in den Kühlkammern den Anforderungen der Lebensmittellagerung anzupassen. Das Fehlen einer Zwangskühlung vereinfacht die Konstruktion eines Haushaltskühlschranks, verkürzt jedoch dessen Lebensdauer.

Das vorgeschlagene Gerät zur zusätzlichen Kühlung des Kühlers und des Kühlschrankkompressors verbraucht nicht mehr als 20 Watt aus dem Stromnetz. Das Funktionsprinzip basiert auf der automatischen Einbeziehung eines erzwungenen Luftstroms zum Kühler nach dem Start des Kompressors. Bei ausgeschaltetem Kompressor geht das Gerät in den Standby-Modus mit geringem Stromverbrauch.

Das Gerät (Abb. 1) enthält:

• Stromsensor T1;
• Stromsensor-Spannungsregler VD1, C1, VD4;
• Stromsensor Spannungsverstärker am Optokoppler VU1;
• Standby-Multivibrator am analogen Timer DA2 mit Elementen zur Einstellung der Lüftergeschwindigkeit R4, R5, R6, C3. VD5;
• Ausgangsleistungsverstärker am Optokoppler VU2.

 (zum Vergrößern klicken)

Auf LEDs HL1. HL2 zeigt an, dass der Kompressor eingeschaltet und der Strom eingeschaltet ist. Die Stromversorgung erfolgt über einen Leistungstransformator T2, gefolgt von einer Spannungsstabilisierung durch einen analogen Chip DA1.

Zum Zeitpunkt des automatischen Starts des Kühlschranks durch den internen Temperatursensor (Thermoschalter) im Netzwerk entsteht ein fast fünffacher Stromstoß, der an der Wicklung I des Stromwandlers T1 Spannung erzeugt. Wicklung II T1 wird durch den Widerstand R1 mit Strom versorgt, der den Spannungsstoß in der Wicklung reduziert und sie vor einem Durchschlag zwischen den Windungen schützt. Die von der Diodenbrücke VD1 gleichgerichtete Wechselspannung aus der Sekundärwicklung T1 wird durch die Diode VD4 begrenzt. Dies schützt die VU1-Optokoppler-LED vor einem Ausfall. Der Kondensator C1 reduziert die Störung im Stromversorgungskreis der Optokoppler-LED beim Starten des Kühlschrankmotors. Über den Strombegrenzungswiderstand R2 wird die gleichgerichtete Spannung der LED des Optokopplers VU1 zugeführt. Der Einbau eines Optokopplers am Eingang der Schaltung sorgt zusätzlich zum Stromwandler für eine zuverlässige galvanische Trennung vom Netz (der Isolationswiderstand des Optokopplers beträgt ca. 10 MΩ). Am Ausgang des Optokopplers erscheint ein verstärktes elektrisches Signal. Der Optokoppler VU1 arbeitet im Tastmodus der Fotodiode mit deaktivierter Basis (Pin 3 von VU1 ist nicht angeschlossen).

Der wartende Multivibrator erfolgt über den analogen integrierten Timer DA2. Im Ausgangszustand hat Ausgang 3 der Mikroschaltung einen niedrigen Spannungspegel (nahe Null), da über den Widerstand R2 eine Spannung von mehr als 2/3 U an Eingang 1 DA3 angelegt wird (der Optokoppler-Transistor ist in diesem Moment geschlossen und hat einen hohen Widerstand).

Das Auftreten von Spannung an der Wicklung II T1 öffnet den Optokoppler VU1, die Spannung am Eingang 2 von DA2 sinkt auf nahezu Null, der interne Trigger des DA2-Timers schaltet und am Ausgang 3 von DA2 wird ein hoher Spannungspegel eingestellt. Der Kondensator C3 der Zeitschaltung wird nach der Zeit M.1-(R4+R5)-C3 auf den Pegel 2/3Un aufgeladen, der interne Bittransistor des Zeitgebers zündet und der Kondensator C3 wird über den Thermistor R6 entladen.

Da am Eingang des Optokopplers Impulse mit einer Frequenz von 1 Hz von der Diodenbrücke VD100 empfangen werden, startet der nächste Impuls den Timer erneut und am Ausgang von 3 Mikroschaltungen erscheint ein hoher Pegel. Die Dauer des Ausgangsimpulses kann durch einen variablen Widerstand R5 verändert werden. Dadurch ändert sich die Drehzahl des Lüftermotors. Um die Pause zwischen Hochpegelperioden am Ausgang 3 DA2 zu verkürzen, erfolgt die Entladung des Kondensators C3 unter Umgehung von R5 – über die Diode VD5. Eine erhöhte Raumtemperatur wirkt sich auf den Thermistor R6 aus. Dadurch wird die Pausendauer weiter verkürzt, was zu einer Erhöhung der Drehzahl des Lüftermotors führt.

Der VU2-Optokoppler arbeitet im Ausgangsleistungsverstärkermodus, was eine galvanische Entkopplung des Timers vom M1-Elektromotor ermöglicht. Der Eingangsstrom des Optokopplers wird durch den Widerstand R7 auf 20 mA begrenzt. Dies reicht völlig aus, um die VU2-Optokoppler-LED mit Strom zu versorgen. Der Kondensator C6 reduziert den Geräuschpegel beim Schalten der Motorwicklungen durch den internen Steuerkreis.

Durch das Leuchten der LED HL1. Am Ausgang des Timers eingestellt, kann man das Vorhandensein eines hohen Pegels am Ausgang 3 und dementsprechend den Betrieb des Kühlschrankkompressors beurteilen. Die Betriebsanzeige erfolgt über die HL2-LED. Die Widerstände R6 und R10 dienen zum Schutz der LEDs vor Überstrom. Die Kondensatoren C2, C5 glätten die Welligkeit der gleichgerichteten Spannung und beseitigen Störungen in den Stromkreisen. Als Versorgungsspannungsstabilisator dient ein integrierter Stabilisator auf dem DA1-Chip.

Der M1-Lüfter ist ein Computerlüfter zum Anblasen von Netzteilen (Typ JA-1238S22H, Abmessungen 120 x 120 x 38 mm). Die positiven Eigenschaften solcher Ventilatoren sind hohe Leistung, geringe Geräuschentwicklung, Langzeitbetrieb und das Fehlen eines Kollektors. Der Stromverbrauch bei einer Förderleistung von 2.7 m3/min (2700 U/min) beträgt nicht mehr als 100 mA. Die Startspannung des Lüftermotors überschreitet aufgrund des internen Steuerschaltkreises 5 V. Bei niedrigeren Spannungen läuft der Lüfter unregelmäßig oder dreht sich überhaupt nicht. Diese Funktion sollte bei der Einstellung der minimalen Motordrehzahl berücksichtigt werden.

Der Stromwandler T1 besteht aus einem defekten Transformator des Netzwerkadapters. Die Primärwicklung wird entfernt und eines der Stromkabel des Kühlschranks wird mit zwei Windungen um den Rahmen gewickelt. W-förmige Eisenplatten werden zu einem Paket zusammengefügt, einzelne Platten werden durch eine Dichtung aus Zeitungspapier verbunden (um eine Sättigung des Transformators zu vermeiden) und mit einer Klammer zusammengezogen.

Die Überprüfung der Funktion des Geräts sollte mit einem Direktstart des Lüftermotors ab einer Spannung von 12 V beginnen. Durch die Einbindung des Lüfters in den Stromkreis wird außerdem Ausgang 2 des Timers mit einem gemeinsamen Kabel kurzgeschlossen. Das Aufleuchten der HL1-Anzeige und eine kurze Drehung des Lüfters zeigen an, dass der Schaltkreis funktioniert. Die Spannung von 2 ... 3 V am Kondensator C1 sollte beim Anschluss einer Ersatzlast (150-W-Lampen) anstelle eines Kühlschranks den Timer periodisch starten. Wenn an C1 nicht genügend Spannung vorhanden ist, müssen Sie der IT2-Netzwerkwicklung 3-1 Drahtwindungen hinzufügen. Der Drehzahlregler R5 stellt die maximale Lüftergeschwindigkeit bei minimaler Geräuschentwicklung ein.

Das Gerät ist auf einer Leiterplatte aufgebaut (Abb. 2), die zusammen mit einem Leistungstransformator in einem Kunststoffgehäuse geeigneter Abmessungen eingebaut ist.

LEDs und Geschwindigkeitsregler befinden sich am besten auf der Vorderseite des Geräts. Die Stromversorgung kann über ein „T-Stück“-Verlängerungskabel erfolgen, auf dem ein Stromwandler installiert werden kann. Der Lüfter ist über dem Kühlschrankkompressor montiert, sodass die Luft vom Kompressor entlang des Kühlergrills nach oben gesaugt wird. Es empfiehlt sich, das Gerät neben dem Kompressor am Boden des Kühlschranks zu befestigen.

Literatur

1. Integrierte Zeitschaltuhr KR1006VI1. - Radio. 1986. Nr. 7.
2. Transistor-Optokoppler. - Radio, 1986. Nr. 2, S.59.
3. Licht aus Halbleitern. - Funkwelt. 2002, Nr. 11, S.36.
4. Kleine Netztransformatoren - Radiomir, 2004, Nr. 8, S.44.

Autor: V. Konovalov, Irkutsk

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